[發明專利]雙向進氣型脈管制冷機

有效

• 申請號: 201010222828.3
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN101943500A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 許名堯
• 申請（專利權）人: 住友重機械工業株式會社
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14;F25B41/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

本申請主張基于2009年7月3日申請的日本專利申請第2009-159018號的優先權，將該申請的全部內容通過參照援用在本說明書中。

技術領域

本發明涉及一種脈管制冷機，尤其涉及雙向進氣型脈管制冷機。

背景技術

以往，當冷卻需要極低溫環境的裝置，例如，核磁共振診斷裝置(MRI)等時，使用脈管制冷機。

在脈管制冷機中，反復進行由壓縮機壓縮的作為工作流體的冷媒氣(例如，氦氣)流入蓄冷管及脈管的動作和工作流體從脈管及蓄冷管流出并回收到壓縮機的動作，從而在蓄冷管及脈管的低溫端形成寒冷。并且，使被冷卻對象在這些低溫端熱接觸，從而能夠從被冷卻對象奪走熱。

尤其，雙向進氣型脈管制冷機具有具備高的冷卻效率的特征，所以期待在各種領域中的應用。

在圖1表示以往的單級(1級)式雙向進氣型脈管制冷機的簡要結構圖。以往的雙向進氣型脈管制冷機10具備壓縮機12、具有高溫端42與低溫端44的蓄冷管40、具有高溫端52與低溫端54的脈管50、及緩沖槽(buffertank)70。蓄冷管40的低溫端44與脈管50的低溫端54由連接管道56連接。

在壓縮機12連接有高壓(供給)側及低壓(回收)側的冷媒用通道13A、13B。壓縮機12的高壓側的冷媒用通道13A具有連接有開關閥V1的高壓側管道15A及共同管道20，并連接在蓄冷管40的高溫端42。并且，壓縮機12的低壓側的冷媒用通道13B具有連接有開關閥V3的低壓側管道15B及共同管道20，并連接在蓄冷管40的高溫端42。

脈管50的高溫端52通過具有小孔(orifice)60的管道61與緩沖槽70連接。并且，在共同管道20與管道61之間連接有具有雙向進氣閥63的旁路管道65。

在這樣構成的雙向進氣型脈管制冷機10中，通過使開關閥V1、V2適當地工作，經過蓄冷管40及連接管道56，將壓力波供給到脈管50內。并且，在脈管50內反復進行冷媒氣的壓縮、膨脹，產生寒冷。產生的寒冷在蓄冷管40中蓄冷。并且，通過小孔閥60、緩沖槽70及雙向進氣閥63，控制脈管50內的冷媒氣的壓縮、膨脹的相位，從而能夠在脈管50內有效地產生寒冷。

然而，在雙向進氣型脈管制冷機10中，在冷媒氣的供給過程/回收過程中具有如下問題，即因在雙向進氣閥63中流通的冷媒氣流量的不平衡，易發生例如在由具有雙向進氣閥63的旁路管道65、脈管50、連接管道56及蓄冷管40構成的閉路中循環的、冷媒氣的二次流(圖1的箭頭L)。這種二次流為單向性，成為熱損失的原因，所以若發生二次流，則制冷機的冷卻能力大幅降低。

為抑制這種二次流的發生，提案將雙向進氣型脈管制冷機以圖2的方式構成(例如專利文獻1)。

圖2是示意地表示以往的其他雙向進氣型脈管制冷機10′的結構的圖。如圖2所示，若與上述雙向進氣型脈管制冷機10比較，則在該雙向進氣型脈管制冷機10′中，在緩沖槽70與壓縮機12的低壓側的冷媒用通道13B之間追加有具有小孔72的其他管道74。

在這種結構中，在冷媒氣的回收過程中，脈管50內的冷媒氣通過以下3個路徑流向壓縮機12：(1)脈管50～旁路管道65～共同管道20～低壓側管道15B～壓縮機12、(2)脈管50～連接管道56～蓄冷管40～共同管道20～低壓側管道15B～壓縮機12、(3)管道61～緩沖槽70～其他管道74～壓縮機12。

從而，通過設成如圖2的結構，能夠抑制在如上述的閉路中循環的二次流的發生。

專利文獻1：日本專利3800577號說明書

然而，在如圖2的結構中可能產生以下問題。

在冷媒氣的供給過程中，若開關閥V1打開，則冷媒氣的一部分經過旁路管道65從脈管50的高溫端52供給到脈管。并且，剩余的冷媒氣從壓縮機12經過高壓側的冷媒用通道13A進入蓄冷管40，與該蓄冷管40內的蓄冷材料進行熱交換。進行了熱交換(冷卻)的冷媒氣進一步經過連接管道56從脈管50的低溫端54供給到脈管50。

在此，在如圖2的雙向進氣型脈管制冷機10′中，在緩沖槽70與壓縮機12的低壓側的冷媒用通道13B之間連接有具有小孔72的其他管道74。因此，在蓄冷管40冷卻而導入到脈管50的冷媒氣的一部分在下一階段的回收過程中，在工作之前，經過管道61～緩沖槽70～其他管道74，直接被排出到壓縮機12。若發生這種現象，則存在蓄冷管40的冷卻效率降低的問題。